JPH01128071A - 電子写真現像用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は電子写真あるいは静電印刷法に用いられるトナ
ーに関する。特に、熱ロール定着に際して定着特性に優
れた乾式トナーに関する。

［従来技術］ トナー像を紙などに定着する方法の一つである熱定着法
は、熱ローラーによって、トナー像を加熱・加圧する方
法が一般に行われている。

しかし、この熱ローラー法では、ローラー表　７面にト
ナーが転写してしまう、いわゆる、オフセット現象を防
止しなければならない。そのために定着温度特性のよい
、耐オフセット性の良好なトナーの開発が望まれている
。

最近、複写作業の効率を向上させるために、軟化点の低
い樹脂をトナーのバインダーとして用いることが試みら
れているが、バインダー樹脂の軟化点が下がるとトナー
粒子が凝集したりブロッキングを起すという障害が生じ
る。

［目　的〕 本発明は定着温度が低く、充分な耐オフセット性を有し
、長期間にわたって、常に安定して良好な可視画像を形
成することができ、凝集を起さず、耐熱保存性が良好で
、高速定着ができる電子写真現像用トナーを提供するこ
とを目的としている。

［横　成］ 上記目的を達成するための本発明の構成は、結首樹脂中
にむ色剤が分散している電子写真現像用トナーにおいて
、上記結着樹脂がポリエスチル樹脂であって、このトナ
ーの動的粘弾性特性の貯蔵粘性率［η′（ω）］が、温
度９５℃の時１．５Ｘ　１０’　〜１．ＯＸ　１Ｇ’　
（ｐｏｉｓｅ）の範囲にある電子写真現像用トナーであ
る。

本発明によって低温定着性があり、耐オフセット性が良
好なトナーが得られる機構を図面を参照して説明すると
、次のように考えられる。

第１図に示すように支持体２上の未定着トナー１は定着
装置に入り、次の工程を経て定着される。

（１）第２図に示すように加熱ローラー３に、未定着ト
ナーが接触し、熱伝導によりトナーは、固体〜ガラス転
移〜ゴム状態と変化する。

（２）トナーがゴム状態になると、２本ローラー３およ
び４間の圧力により塑性変形が始まり、トナー粒子同志
の合体、トナーの支持体２への浸透が行われる。トナー
　ｌの表面は、加熱ローラー３の表面に密着し、トナー
表面が溶融して表面溶融層５が形成され平滑になる。

（３）ローラー３および４間の圧力から解放され、加熱
ローラーから離型し、定着装置から排出される。トナー
　ｌと支持体２は冷却され、凝固、接着する（第３図参
照）。□ 低温定着可能で耐オフセット性のよい定着機構としては
、　（１）において、トナーは粘弾性体〜粘性体として
の挙動を示すようになる。　（２）において、圧力によ
りトナーは変形し、その表面は平滑になる。ひずみの大
きさと加える時間は、定着装置の条件により決定し、そ
れぞれ圧力とニップ時間になる。（３）において、圧力
から解放されトナーには元の状態に回復しようとする応
力が働く。

弾性体に近いものは、該応力が強く、トナー粒子内凝集
力が大きいため、トナーは定着ローラーにオフセットし
難く、また強過ぎるとローラーの圧力からのひずみによ
る変形が小さいため、十分な定着性が得られない（第４
図参照）。

また、粘性体に近いものは該応力が弱く、十分に変形す
るため定着性は良好であるがトナーと定着ローラーとの
接着力が大きく、かつ、トナー粒子内凝集力が小さいた
め、トナーは定着ローラーにオフセットし品い。以上の
ようなモデルが考えられる。

このようなモデルによれば、トナーの動的粘弾性は重要
な要因である。この動的粘弾性のうちでダッシュポット
的性質（粘性）を示す貯蔵粘性率［η′（ω）コに注目
し、トナーの低温定着性及び耐オフセット性について鋭
意研究した結果、前記のような発明の構成に到達したの
である。

すなわち、η′が９５℃の時１．５Ｘ　１０４≦η゛≦
　１．ＯＸ　１０Ｇ　　（ｐｏｉｓｅ）の範囲であると
ヒートロール定着性において、低温定着性を有し耐オフ
セット性も良好である。

しかし、１．５Ｘ　１０４　＜η′では低温定着性は十
分であるが、オフセットが発生するため、定着可能領域
がなく使用できない。

また、１．Ｏｘ　１０６　＞η′では充分な耐オフセッ
ト性が得られるが、低温領域での定着性は不良となる。

ところで、上記粘弾性特性の測定について説明すると、
レオロジー的性質を測定するための機器を一般にレオメ
ータ−と呼んでいる。本発明に使用したレオメータ−は
、（米）ＲＩＩＥＯＭＩ’：ＴＩ？ｌＣ８，ＩＮｃ製レ
オレオメトリックスイナミックススペクトロメーターＲ
Ｄ　Ｓ　−，７７００型である。

条件は周波数をω−１００ｒａｄ／ｓｅｃに固定し、歪
率は自動とした。この状態で温度を昇温し温度依存性測
定を行った。この結果から９５℃における貯蔵粘性率η
′を測定したものである。熱ロール定着器の丈効定桁時
間は普通ｌＸｌ０’〜５ｘｔｏ’秒程度であり、これに
相当する角周波数ω−１００ｒａｄ／ｓｅｃにてトナー
のレオロジー特性を測定した。

本発明ではバインダーとして特にポリエステル樹脂を用
いる。ポリエステル樹脂は下記の利点がある。

ｌ）スチレン−アクリル系樹脂に比較して耐塩ビマット
性がよい。

２）ガラス転移点が高い割に低温領域（１００〜１４０
℃）での粘性が低い。

３）定着ローラーの材料であるテフロンのＳＰ（溶解パ
ラメーター）値との差が、スチレン−アクリル系樹脂よ
り大きく、耐オフセット性に有利、すなわち、ローラー
との接着力が小さくなる。

本発明においてバインダーとして用いるポリエステル樹
脂は、アルコールとカルボン酸との縮合によって得られ
るが、用いられるアルコールとは、エチレングリコール
、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ｌ
、２−プロピレングリコール、１．３−プロピレングリ
コール、■、４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコ
ール、１．４−ブチンジオールなどのジオールＭ、１．
４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフ
ェノールＡ１水索添加ビスフエノールＡ１ポリオキシエ
チレン化ビスフエノールＡ１ポリオキシプロピレン化ビ
スフエノールＡなどのエーテル化ビスフェノール類、こ
れらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素
基で置換した二価のアルコール単量体、その他の二価の
アルコール単量体を挙げることができる。

またポリエステル樹脂を得るために用いられるカルボン
酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、メサコン
酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカ
ルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セパチン酸、マロン
酸、これらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭
化水素基で置換した二価の有機酸単量体、これらの酸の
無水物、低級アルキルエステルとリルイン酸の二量体、
その他の二価の有機酸単量体を挙げることができる。

バインダー樹脂として用いるポリエステル樹脂を得るた
めには、以上の二官能性単量体のみによる重合体のみで
なく、三官能以上の多官能性ｌｊ量体による成分を含有
する重合体を用いることも好適である。斯かる多官能性
単量体である三価以上の多価アルコール単量体としては
、例えばソルビトール、１．２．３．６−ヘキサンテト
ロール、１．４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、
ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、
蔗糖、　１．２．４−ブタントリオール、１，２．５−
ペンタントリオール、グリセロール、２−メチルプロパ
ントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオ
ール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン
、１．３．５−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他
を挙げることができる。

また三価以上の多価カルボン酸単量体としては、例えば
１．２．４−ベンゼントリカルボン酸、１．２．５−ベ
ンゼントリカルボン酸、　Ｌ、２．４−シクロヘキサン
トリカルボン酸、２．５．７−ナフタレントリカルボン
酸、１．２．４−ナフタレントリカルボン酸、！、２．
４−ブタントリカルボン酸、１．２．５−ヘキサントリ
カルボン酸、■、３−ジカルボキシルー２−メチル−２
−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカル
ボキシル）メタン、１．２，７．８−オクタンテトラカ
ルボン酸、エンボール三量体酸、これらの酸無水物、そ
の他を挙げることができる。

しかし、この結着樹脂の粘弾性特性がトナーの粘弾性特
性に強く影響を与えるため、樹脂自体の粘弾性を考えて
選択すべきである。一般に貯蔵粘性率η′が１．５Ｘ　
１０４〜１．ＯＸ　１０６（ｐｏｉｓｅ）の範囲を示す
ポリエステル樹脂は重量（［均分子量（Ｍ　ｗ　）と数
平均分子ｆｆｉ（Ｍｎ）の比Ｍ　Ｗ　／　Ｍ　ｎが比較
的大きく、Ｍ　ｗ　／　Ｍ　ｎ≧１０が多いようである
。また、樹脂のＴｇは８０℃以上が良＜、６０℃未満で
は耐熱保存性が不良となる。

次にいくつかのポリエステル樹脂の製造例を示す。これ
らの合成例は公知の手段により行うことができる。

製造例１ テレフタル酸　７モル コハク酸　　１モル トリメリット酸　　１モル ポリオキシエチレン（２）−２，２−ビス（４−ヒドロ
キシフェニル）ブロノくン　　７モルポリオキシブロビ
レン（２，２）　−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ
ニル）ブロノぐ２２モル これらの混合物を２１０℃で約６時間加熱撹拌し、反応
終了後室温に冷却し、ポリエステルＡ（Ｍｗ−１６２０
０、Ｍｗ／Ｍｎ−３６、Ｔｇ−６５℃）を得た。

製造例２ テレフタル酸　６モル アジピン酸　１モル トリメリット酸　　１モル ポリオキシエチレン（２）−２，２−ビス（４−ヒドロ
キシフェニル）ブロノくン　　６モルポリオキシプロピ
レン（２，２）　−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ
ニル）ブロノく２２モル これらの混合物を２００℃で約７時間加熱撹拌゛　　し
、反応終了後室温に冷却し、ポリエステルＢ（Ｍｗ−６
８０００、Ｍｗ／Ｍｎ　＝１９、Ｔｇ−Ｅｉ８℃）を得
た。

製造例３ イソフタル酸　７モル ｎ−ドデセニルコハク酸　１モル トリメリット酸　　１．５モル ポリオキシプロピレン（２，５）−２，２−ビス（４−
ヒドロキシフェニル）プロパン　８モルエチレングリコ
ール　１．５モル これらの混合物を２２０℃で約６時間加熱撹拌し、反応
終了後、室温に冷却し、ポリエステルＣ（Ｍｗ−１２８
０００ＳＭｗ／Ｍｎ−４２、Ｔｇ−６４℃）を得た。

製造例４ テレフタル酸　８モル マレイン酸　　１モル トリメリット酸　１モル ポリオキシエチレン、（２）　−２，２−ビス（４−ヒ
ドロキシフェニル）プロパン　１０モルこれらの混合物
を２１０℃で約７時間加熱撹拌し、反応終了後室温に冷
却し、ポリエステルＤ（Ｍ　ｗ　＝　１８５０００、Ｍ
ｗ／ｇｎｍ２５、Ｔｇ−８５℃）を得た。

また、電子写真現像用トナーを調製する場合は、上記の
ような樹脂成分に従来トナーに使用されている着色剤顔
料を添加することは勿論のことで具体的にはカーボンブ
ラック、ニグロシン染料、ランプ黒、スーダンブラック
ＳＭ、ファースト・エロー０１ベンジジン・エロー、ピ
グメント０エロー、インドファースト−オレンジ、イル
ガジン・レッド、バラニトロアニリン・レッド、トルイ
ジン・レッド、カーミンＦＢ。

パーマネント・ボルドーＦＲＲ，ピグメント・オレンジ
Ｒ１リソ−用・レッド２Ｇ、レーキ・レッドＣ１０−ダ
ミンＦＢ、ローダミンＢレーキ、メチル・バイオレッド
Ｂレーキ、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、
ブリリアント−グリーンＢ１フタロシアニングリーン、
オイルイエローＧＧ、ザポン・ファーストイエローＣＧ
Ｃ，カヤセットＹ　９８３、カヤセ・ソトＹＧ。

スミプラスト・エロー〇Ｇ、ザポンファーストオレンジ
ＲＲ，オイル・スカーレット、スミブラストオレンジＧ
１オラゾールψブラウンＢ。

ザボンファーストスカーレットＣＧ、アイゼンスピロン
・レッドΦＢＥＨ，オイルピンクＯＰなどがある。

また、本発明のトナーを磁性トナーとして用いるために
磁性粉を含有せしめても良い。このような磁性粉として
は磁場の中に置かれて磁化される物質が用いられ、鉄、
コバルト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末もしくはマ
グネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合
物がある。この磁性粉の含有量はトナー重量に対して１
５〜７０重量％である。

更に熱定前ロールに対する離型性をより完全にする為に
低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポ
リオレフィン類を各種天然ワックスをトナーに添加する
こともできる。

更に本発明のトナーには流動性改質等のためシリカ、ア
ルミナ、酸化チタン等の微粉末を添加混合することがで
きる。

本発明トナーは鉄粉、ガラスピーズ等より成るキャリア
と混合されて二成分現像剤とされるが、磁性体が含有さ
れるときはそのまま一成分現像剤として静電荷像の現像
に供される。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお
、実施例に記載の各成分の量（部）は重量部である。

実施例１ トナーの組成 ポリエステルＡ１００部 含クロムモノアゾ染料　　　　　　０．５部カーボンブ
ラック　　　　　　　　ＩＯ部東トナーの粘弾性７７−
−２．８ＸｌＯ’　　（ｐｏｉｓｅ）（ω−１００ｒａ
ｄ／ｓｅｅ、　９５℃）上記組成の混合物をヘンシェル
ミキサーで十分混合した後、２本ロールミルで７０〜９
０℃の温度で約４０分間加熱溶融混練し、室温まで冷却
した。得られた混練物を粉砕、分級して５〜２５μｍの
粒径のトナーを得た。このトナーにコロイダルシリカ（
日本アエロジルＲ−９７２）を０．１部添加して現像用
トナーとした。

定着性及び耐オフセット性の耐熱保存性の評価は定着性
［定着下限温度（”Ｃ）として］　：定着ローラ：テフ
ロン被覆ローラー、ニップ巾：４Ｉｏｆｆｌ、線速２５
０ｍ＋８７ｓｅｃの定着条件で定着ローラー温度を変化
させてトナーをコピー用紙上に定着した時、クロックメ
ーターでの定着率が７０％に達する温度を調べる。

オフセット発生温度の測定は、トナー像を転写して上述
の定着器により定着処理を行い、次いで白紙の転写紙を
同様の条件下で定着器に従ってこれにトナー汚れが生ず
るか否かを観察する操作を、前記定着器の熱ローラーの
設定温度を順次上昇させた状態で繰り返し、オフセット
発生温度を決めた。

耐熱保存性（■）： 内径２５１ｆｉ１％高さ７０ｍａ＋のガラスビンにトナ
ー１０ｇを入れ、５０℃の恒温槽中に２４時間放置後、
Ｊ　Ｉ　Ｓ　−Ｋ２５３０の針入度計で針入度を調べる
。

以上の結果を表−１に示す。

また、このトナー３部に対してシリコーン樹脂を被覆し
た１００〜２５０メツシユのフェライトキャリア９７部
を混合し、現像剤を作成した。

次に定着ローラーがテフロンで加圧ローラーがシリコン
ゴム製の定着器を具備した複写機ｒ　Ｆ　Ｔ　−７０３
０Ｊ　　［■リコー製コで、オイル塗布装置を外した複
写機に上記現像剤を装入して定着ローラー温度を１５５
℃設定して、１０万枚のコピーテストを行った。

その結果オフセットは発生せず、最後まで良好な画像が
得られた。

実施例２ トナーの組成 ポリエステル８　　　　　　　　　１００部ボントロン
Ｅ−８４２部 ライスワックス　　　　　　　　　　３部Ｃ，１，ピグ
メントレッド８１　　　　　　５部〃　　　　　４８　
　　　　３部 ［東トナーの粘弾性ｒ）　−−３，８ｘ　１０５　　（
ｐｏｉｓｅ）（（ＩＪ　−１００ｒａｄ／ｓｅｃ、　９
５℃）］上上記酸の混合物を実施例１と同様に溶融混線
後、粉砕、分級し、５〜２５μ鑓の赤色トナーを得た。

実施例１と同様にこのトナー３部に対して、酸化鉄粉キ
ャリアＴ　Ｅ　Ｆ　Ｖ　（１５０〜２５０メツシニ、１
１本銑鉄粉）９７部を混合して、現像剤とした。

この現像剤で実施例１と同様に５万枚コピーテストした
ところ、オフセットは発生せず、最後まで良好な画像が
得られた。

また、オフセット性等の定着品質は表−１に示すように
良好であった。

実施例３ トナーの組成 ポリエステルＣ１００部 ボントロンＥ　−８４１，５部 ポリプロピレン　　　　　　　　　　４部Ｃ，１，ピグ
メントブルー１５　　　　　　５部［Ｉ１１トナーノ枯
弾性７７−−８．７ｘ　１０’　　（ｐｏｌｓｅ）（（
ＬＪ　ｍ　１００ｒａｄ／ｓｅｅ、　９５℃）］上記組
成の混合物を実施例１と同様に溶融混線後、粉砕、分級
し、５〜２５μｍの青色トナーを得た。

実施例１と同様にこのトナー３部に対して、シリコーン
樹脂を被覆した１００〜２５０メツシユのフェライトキ
ャリア９７部を混合して、現像剤とした。

この現像剤で実施例１と同様に５万枚コピーテストした
ところ、オフセットは発生せず、最後まで良好な画像が
得られた。

また、オフセット品質等の定着品質は表−１に示すよう
に良好であった。

実施例４ トナーの組成 ポリエステルＤ　　　　　　　　　　１００部含クロム
モノアゾ染料　　　　　　　１部カーボンブラック　　
　　　　　　１２部［ｌＩトナーの粘弾性７７−−７．
５Ｘ１０５（ｐｏｉｓｅ）（（ＩＪ　−１００ｒａｄ／
ｓｅｃ、　９５℃）］上上記酸の混合物を実施例１と同
様に溶融混練後、粉砕、分級し、５〜２５μｍの黒色ト
ナーを得た。

実施例１と同様にこのトナー３部に対して、シリコーン
樹脂を被覆した１００〜２５０メツシユのフェライトキ
ャリア９７部を混合して、現像剤とした。

この現像剤で実施例１と同様に１０万枚コピーテストし
たところ、オフセットは発生せず、最後まで良好な画像
が得られた。

また、オフセット品質等の定着品質は表−１に示すよう
に良好であった。

比較例１ ポリエステルＥ　（Ｍｗ−２５０００、Ｍｗ／Ｍｎ−５
，５、Ｔ　ｇ−５９℃）を実施例１のポリエステルＡの
代りに用いた以外は、実施例１と同様に行った。［トナ
ーの粘弾性η−−１，２Ｘ　１０４ｐｏｉｓｅ　　（ω
−１００ｒａｄ／ｓｅｅ、　９５℃）］定定着質は表−
１に示すように低温定着性は良いが、耐オフセット性、
耐熱保存性が不十分であった。また、実施例１と同様な
実機テストでもオフセットが発生し貧弱な画像となった
。

比較例２ 実施例１のポリエステルＡの代りにポリエステルＦ　（
Ｍ　ｗ　＝　３０３０００、Ｍｗ／Ｍｎ−４０、Ｔｇ−
７３℃）を用いた以外は、実施例１と同様に行った。［
トナーの粘弾性η−”　２．３Ｘ　ＩＱ６ｐｏｉｓｅ　
　（（ＬＪ　−１００ｒａｄ／ｓｅｅ、　９５℃）］各
品質は表−１に示すように、耐オフセット性、耐熱保存
性は良好であるが、低温定着性は不良であった。また、
実施例１と同様な実機テストでも足前不良が発生し不良
であった。

表−１ ［効　果］ 以上説明したように、本発明のトナーの特性を要約する
と下記のとおりである。

（１）低温定着性が良好、 （２）耐オフセット性が良好、 （３）高速定着上に好適、 （４）長期間に互って安定して良好な画像が得られる、 （５）耐熱保存性が良好、 （６）耐塩ビマット性が良く、コピーの保存性が良好。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトナーの未定着の状態を示す模式図、 第２図は定着過程を示す模式図、 第３図は定着後の状態を示す模式図、 第４図は比較例のトナーの定着後の状態を示す模式図で
ある。 ｌ・・・トナー、２・・・支持体、３・・・加熱ローラ
ー、４・・・加圧ローラー、５・・・表面溶融層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結着樹脂中に着色剤が分散している電子写真現像用トナ
   ーにおいて、上記結着樹脂がポリエステル樹脂であって
   、このトナーの動的粘弾性特性の貯蔵粘性率［η′（ω
   ）］が、温度９５℃の時１．５×１０＾４〜１．０×１
   ０＾６（ｐｏｉｓｅ）の範囲にあることを特徴とする電
   子写真現像用トナー。